SOLARNA OLUJA VRATIT ĆE NAS U KAMENO DOBA: Od erupcije na Suncu oporavak na Zemlji trajat će godinama

Iako nam Sunce izgleda kao čvrst objekt, zapravo je riječ o “vrelom oceanu”. Toliko je vreo da trga atome na elektrone i jezgre koji jure unaokolo u agregatnom stanju plazme. Sunčevo magnetsko polje potiskuje i oblikuje tu plazmu, otprilike kao što Sunčevo gravitacijsko polje drži planete u orbiti oko sebe. No, magnetizam je posve različit od gravitacije. On je sastavni dio dvojne sile: elektromagnetizma. Elektricitet stvara magnetsko polje, a magnetsko polje stvara elektricitet.

U Suncu, plazma koja je sastavljena od električki nabijenih protona i elektrona stvara magnetsko polje kako se oni kreću, a to magnetsko polje oblikuje tok čestica. U fotosferi se nalaze Sunčeve pjege (makule), Sunčeva baklja (fakule), granule i supergranule. Sunčeve pjege, tamnija, i do 1500 kelvina hladnija područja fotosfere, posljedica su kvaziperiodične evolucije Sunčeva magnetskog polja. Ono je proizvedeno strujanjima Sunčeve plazme ispod fotosfere, pretežno u konvektivnoj zoni, te na granici radijativne i konvektivne zone, a nastaje takozvanim dinamo-mehanizmom, podržavanim konvekcijom i zvijezdinom vrtnjom. Polje se stalno razvija i mijenja oblike. Stoga je upravo dinamo zaslužan za održavanje Sunčeva magnetskog polja.

To magnetsko polje sadrži golemu količinu energije koja se proteže kroz cijeli Sunčev sustav. Ona sa sobom nosi neprekidne mlazove solarne plazme, nešto poput blage kiše, a nazivamo ih “solarnim vjetrovima”.

No ta energija nije uvijek mirna i “blaga”. Kako se Sunčeva plazma mućka dok teče oko same sebe, njegovo se magnetsko polje izvija i uvija u svim mogućim oblicima. Pritom dolazi do stvaranja magnetskih čvorova koji stvaraju ogromne količine energije. Kada magnetski čvor pukne, poput opruge, dolazi do izbacivanja plazme po cijelom Sunčevu sustavu. Postoje razne vrste solarnih oluja.

Plazmena čudovištva

Sunčeva baklja, plimni val visokoenergetskoga zračenja, velika je eksplozija u Sunčevoj atmosferi, koja može osloboditi šestinu ukupne energije koja ode sa Sunca svake sekunde). Jureći brzinom svjetlosti kroz Sunčev sustav, baklja gura protone u solarnom vjetru i ubrzava ih u enormno brzu “oluju Sunčevih protona”.

Zatim, postoji i “koronalni izbačaj mase”. Riječ je o masivnom eksplozivnom događaju kojim se izbacuje plazma ili kroz Sunčev vjetar ili pak otvorena jednopolna magnetska polja izbacuju plazmu iz korone u svemir. Koronalno izbacivanje mase često je povezano s ostalim Sunčevim aktivnostima, najviše sa Sunčevim bakljama. Većina ih dolazi iz aktivnih područja Sunčeve površine, gdje su Sunčeve pjege povezane sa Sunčevim bakljama, za vrijeme Sunčevih maksimuma, ali se mogu pojaviti i za vrijeme Sunčevih minimuma. Pri koronalnom izbacivanju mase, milijarde tona plazme katapultirane su u Sunčev sustav brzinom od devet milijuna kilometara na sat!

Ipak, čak i kada nas takvo čudovište pogodi, na Zemlji se ne događa ništa. Dok čak i mnogo manje oluje mogu oštetiti satelite, utjecati na radiokomunikaciju ili biti opasne za astronaute, za ljude na površini Zemlje, svemirske su vremenske prilike bezopasne.

Naša nas atmosfera štiti od najgorih učinaka Sunčevih baklji tako što u svojim visokim slojevima apsorbira rendgenske zrake, mnogo prije nego što dotaknu površinu.

Isto tako, Zemljino magnetsko polje odvratit će elektrificiranu plazmu nastalu za koronalnog izbacivanja mase tako što će preusmjeriti energiju oluje prema Južnom i Sjevernom polu. Ondje će električki nabijene čestice, poput iona ili elektrona, upasti u atmosferu, gdje će uzrokovati prekrasnu pojavu polarne svjetlosti koju na sjevernoj hemisferi nazivamo “aurora borealis”.

Geomagnetske oluje

Kao i sa svim drugim aspektima zemaljskog ili svemirskog vremena, najčešće je sve “pod kontrolom”. No kao što Zemljom ponekad haraju oluje, uragani i tornada, tako i se i na Suncu zna dogoditi “superoluja”. Znamo da se one događaju nekoliko puta u stoljeću. Posljednje su se zbile 1859., 1872., 1909., 1921., 1989. i 2012. godine. Što bi se dogodilo kada bi se na Suncu danas pojavila superoluja? Ponajprije bismo detektirali snažnu Sunčevu baklju, otprilike kao što prvo uočavamo munju, a tek potom čujemo grmljavinu. U ovom slučaju, “grmljavina” je koronalno izbacivanje mase koje se sastoji od milijardi tona vrele magnetske plazme koje će za manje od jednog dana prijeći put od Sunca do Zemlje, dug 150 milijuna kilometara. Kada plazma stigne, uzrokovat će udarni val koji će silovito sabiti Zemljino magnetsko polje i prenijeti energiju u magnetosferu.

No moglo bi biti još gore! Ako se magnetsko polje koronalnog izbacivanja mase poravna sa Zemljinim, ona će se spojiti. Kako magnetski oblak prolazi preko Zemlje, on će izdužiti Zemljino polje u obliku “jako dugog repa”. No u jednom trenutku, energija sadržana u repu postat će prevelika da bi se mogla zadržati. Tada će “rep” naglo “puknuti” i vratiti ogromnu količinu energije ravno prema Zemlji. Takav događaj naziva se “geomagnetska oluja”.

Prije nekoliko stoljeća, nitko je ne bi ni primijetio. Takav fenomen ionako ne može utjecati na “strojeve” sazdane od krvi i mesa. No itekako može utjecati na strojeve izrađene od metala i žica. U 21. stoljeću Zemlja je prekrivena milijunima kilometara žica koje prenose struju i kompleksnih uređaja poput transformatora koji omogućavaju prijenos te struje. Koronalno izbacivanje mase može izazvati poremećaje u električnom sustavu tako što će ga ili potpuno ugasiti ili, što je još gore, uništiti transformatorske stanice. To se jednom već dogodilo!

Dana 13. ožujka 1989., geomagnetska oluja uzrokovala je izbacivanje električne mreže u kanadskoj provinciji Quebecu, pri čemu je 6 milijuna ljudi ostalo bez struje, i to punih devet sati. Polarna svjetlost se vidjela i u Teksasu. Ta je geomagnetska oluja nastala zbog koronalnog izbacivanja mase, koje je primijećeno četiri dana prije. Ipak, današnji inženjeri znaju kako se nositi s takvim olujama, tako da ih obično i ne primjećujemo.

Carringtonov događaj

Najveća zabilježena geomagnetska oluja na Zemlji poznata je pod nazivom “Carringtonov događaj”. Od 28. kolovoza do 4. rujna 1859. pojavilo se nekoliko snažnih Sunčevih baklji koje je, među ostalima, promatrao britanski astronom Richard Christopher Carrington (1826.-1875.). Koronalno izbacivanje mase imalo je brzinu od oko 2000 km/s. Dostigle su Zemlju nakon 17,5 sati. U noći od 1. do 2. rujna zabilježena je do tada najmoćnija geomagnetska oluja. Polarna svjetlost mogla se vidjeti čak i u Rimu, Havani i na Havajima. Na višim zemljopisnim širinama Europe i Sjeverne Amerike, zbog velikog nastalog električnog napona, pregorjele su brzojavne linije, zapalio se brzojavni papir, a brzojavna mreža diljem svijeta bila je masovno pogođena.

No danas imamo mnogo više tehnoloških sustava od brzojava i uskoro bi nas mogla pogoditi nevolja. Jer nova solarna oluja dogodit će se kad-tad. Prema analizi opservacijskih podataka, istraživači NASA-e objavili su 2014. godine da je velika solarna erupcija “za dlaku” promašila Zemlju dana 23. srpnja 2012. Ta bi se geomagnetska oluja po snazi mogla mjeriti s Carringtonovim događajem. Da nas je pogodila, oštetila bi elektroničke sustave diljem svijeta te bi samo u SAD-u uzrokovala štetu od 2,6 bilijuna dolara. Obnova oštećenih sustava trajala bi između četiri i deset godina.

Do kakvih bi sve šteta moglo doći pri takvom događaju, moći ćemo znati tek kada nas zadesi snažna solarna oluja. Procjenjuje se da je vjerojatnost takvog događaja unutar jednog desetljeća oko 12 posto. Unutar pola godine, vjerojatnost se penje na 50 posto. No ni to nije kraj uznemirujućim vijestima.

Povratak u prahistoriju

Znanstvenici Yuta Notsu sa Sveučilišta u Coloradu i Hiroyuki Maehara sa Sveučilišta u Tokiju objavili su rad u Astronomskom časopisu 2019. godine u kojem su pokazali kako čak i na mirnim zvijezdama, poput našega Sunca, svakih nekoliko tisuća godina mogu nastati “superbaklje”, erupcije koje su, za nekoliko redova veličine, jače od najjačih oluja koje smo zabilježili u Sunčevu sustavu. Kada bi nas takva oluja pogodila i dočekala nespremnima, posljedice bi bile katastrofalne. Ne bismo samo ostali bez kućne ili ulične rasvjete. Odjednom bismo se našli u svijetu bez računala, bez telekomunikacija i bez navigacija. Propali bi vodovodni sustavi, kao i svi bolnički strojevi. Ukratko, našli bismo se u “kamenom dobu”. Svijetom bi se širila glad, a čovječanstvu bi trebala desetljeća da obnove civilizaciju.

Srećom, takav se scenarij najvjerojatnije nikada neće dogoditi. Jer, mi ne možemo spriječiti same solarne oluje, ali zato možemo gotovo sve njihove nuspojave, poput nestanka struje, solarnog zračenja, šteta na satelitima ili sustavima navigacije. Naime, znanstvenici bi na raspolaganju imali od nekoliko sati do nekoliko dana da upozore svijet kako nam se približava koronalno izbacivanje mase. Dok oluja ne prođe, inženjeri bi mogli ugasiti transformatorske stanice i podstanice. U jedno NASA-inu istraživanju iz 2013. godine navodi se kako bismo jeftinim modifikacijama mogli zaštititi svjetsku električnu mrežu čak i od najgorih solarnih oluja.

Preostaje nam jedino nada da će svjetski vođe uvidjeti kakva nam opasnost svima prijeti te da ćemo doista biti spremni, jer pravo pitanje nije hoće li se Carringtonov događaj ponoviti, nego – kada.